JPH02234485A - 光増幅器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野コ 本発明は，光増幅器に関し、特に波長多重通信に最適な
分布帰還構造を有する光増幅器に関する。

［従来の技術］ 光通信システムは光ファイバ、半導体レーザの進歩によ
って、急速に普及している。そして現在は光の波長を多
重化して、チャネル数の増加、情報伝送帯域の向上が進
められている． 光通信システムのさらに長距離化あるいはより多くのノ
ートを伝送線路上に設けてネットワークを広げる目的に
おいて，増幅器はかかせないことは明らかである． つまり、伝送距離の拡大のためには、信号を増幅するた
めの中継器として使用され，伝送線路上のノード数増加
のためには、ノート挿入損失、分岐損失，そして、内部
の分波器、あるいは光スイッチなどによる挿入損失を補
償するために増幅器は重要である． 従来，増幅器は一旦、光を電気に変換し、電気的に増幅
された後、光として再び出力させる方式が一般的であっ
たが、最近装置の小型化，伝送帯域の拡大にともなって
光の状態で増幅を行なういわゆる光増幅器が注目されて
きている．中でも、半導体レーザの両端面に反射防止膜
をコートし、端面での反射を抑えた進行波型光増幅器、
あるいは分布帰還型（ＤＰＢ）半導体レーザを用いたも
のが、小型化、制御の容易さから有利とされている．進
行波型光増幅器は、利得帯域が広いため、入射光の波長
に対して利得の変化が小さく、温度変化に対しても有利
である．しかし、利得帯域全体にわたる自然放出光が生
じるため、進行波型増幅器の出力側に、信号波長のみを
通過させる狭帯域波長フィルタが設けられる．ＤＦＢレ
ーザーを用いた光増幅器は，利得を持った波長フィルタ
ーといってよく、特定の信号波長のみを増幅させる機能
を有する。

［発明が解決しようとする課題］ 上述した従来の光増幅器のうち、進行波型のものにおい
ては、出力側に信号波長のみを通過させる狭帯域波長フ
ィルタが設けられているものの，信号波長と同等の波長
を有する自然放出光は雑音として光伝送路上へ流出して
しまい、信号／雑音比が劣化してしまうという欠点があ
る．また、ＤＦＢレーザを用いたものにおいては，特定
の信号波長のみが増幅されるため、信号波長が多重化さ
れた通信システムでは使用することができないという欠
点がある， 本発明は、複数の信号光を増幅することができ、かつ、
信号／雑音比の良い光増幅器を提供することを目的とす
る。

［課題を解決するための手段］ 木発明の光増幅器は、 波長多重化された光伝送システムで、信号光を光増幅す
るために使用される半導体レーザ構造が用いられた光増
幅器であって、 入射光の中から増幅するイス号光を選択するための回折
格子を具備し、 回折格子は、部分的に異なる格子ピッチと内部位相シフ
トが形成されることにより共振波長が異なる複数の領域
を有している。

［作　用］ 信号光を選択する回折格子が共振波長の天なる複数の領
域を有しているので、各領域の芥共振波長と一致する信
号光のすべてが同時に光増幅される。この場合、自然放
出光も発生しないため、信号／雑音比も良いものとなる
。

［実施例］ 第１図は本発明の第１の実施例の構成を示す図である。

本実施例は、ｎ”−ＧａＡｓである基板１上にｎ−Ｇａ
Ａｓであるバッファ層ｌ２、＾ｌ，Ｇａ＋−，Ａｓであ
るクラッド層１３、ＧａＡｓである活性層１４、＾ＩＸ
Ｇａ＋−，ｆＡｓである導波層１５、＾ｌ，Ｇａ＋−，
Ａｓであるクラッド層１６、Ｐ”−ＧａＡｓであるキャ
ップ層１７を順に積層させ、両端に電流注入用の電極１
０．１８を設けたものである。ここで、ｘ＜ｙであり、
また導波層１５には部分的に異なる格子ピッチを存する
回折格子１９を形成した。回折格子１９は図示するよう
に共振器の中央部近傍の第２傾域２１と、該第２領域２
１より外側に位置する第１領域２０および第３領域２２
から構成されている。第１領域２１と第３領域２２は、
その格子ピッチが同様のものとされ、外部と接する端面
には各々無反射コーティング（不図示）が施されている
。また、第２領域２１の一部には、不要な共垢波長を抑
制するための内部位相シフトである１７４波長シフトが
、格子ピッチの凹凸の位相をずらすことにより形成され
ている。

上記のように構成された本実施例の光増幅器は、２波長
を用いて通信を行なう波長多重通信システムで使用され
るものである。通信用の２波長は第１領域２０および第
３領域２２で分布帰還される第１の波長と第２領域２１
で分布帰還される第２の波長であり、第１ないし第３領
域のそれぞわのピッチはその共垢波長と一致するように
形成されている。いま、信号光である第１の波長および
第２の波長を８５００人および８３００人とし、光増幅
器の有効屈折率を３．５とすると、第１領域２０および
第３領域２２における回折格子１９のピッチは２４２９
人となり、第２領域２１における回折格子１９のピッチ
は２３７１人となる。ただし、この値は２次のブラッグ
波長に対応するものであり、１次のブラッグ波長に対応
させる場合にはこの値の１７２のピッチとなる。

本実施例は、電Ｆｉｌｏと電極１８間にレーザ光が発損
するしきい値以下の電流を注入し、入射光を光増幅させ
るもので、充分高い利得を有している。

第２図は本実施例の透過特性を示す各波長毎の利得図で
ある。

図示するように本実施例の光増幅器は、信号光である２
波長（　８３００人および８５００人）に対してのみ高
い利得を有している。また、この２波長が同時に人力さ
れても同時に増幅を行なうことが可能である。これは、
第２領域２１における回折格子ｌ９により８３００人の
光に対して分布帰還が生じ、第１および第３領域２１に
おける回折格子１９により８５００人の光に対して分布
帰還が生じるためである。

本実施例の活性領域においては、入力光に対して充分高
い利得が与えられていることは航述の通りである。この
とき、信号波長以外の自然放出光は分布帰還が行なわれ
ないため、ほとんど生じない。また，外部より，ＩＩ音
光つまり，信号波長以外の光が侵入し、光増幅器内を透
過しても、増幅された信号光とパワーレベルが大きく異
なるため、信号／雑音比は極めて高いものとなる。

本実施例では、２波長多重の例であったが、例えば、３
波長以上の多重方式にも対応可能なことは言うまでもな
い。つまり信号波長に対応したピッチの回折格子をさら
に形成すれば良い。

また、特定の信号波長に対して、共振器を形成する回折
格子、特に最内部以外の回折格子は、その共振器内部に
他の回折格子を含んでいることになるので、位相シフト
の制御が複雑となる。そのため、他の回折格子との接続
部もしくは回折格子内に位相シフト部を形成する必要が
ある。その手段としては、例えば本実施例で示した　１
７４波長シフトのように回折格子の凹凸の位相を一部ず
らしたり、または凹凸のないブランク部を設けたりする
ことが有効である。

本実施例では第１の波長に対する領域を２つ設け、これ
らの中央に第２の波長に対する領域を設けたものを示し
たが、各領域の数および配置される場所は本発明の本質
に関わるものではない。

第３図は、本発明の第２の実施例の構成を示す図である
。

本実施例は、導波層１５上に形成される回折格子のとッ
チ゜を第１ないし第３曽域３１〜３３で各各異なるもの
とし、３波長に対応するようにしたものである。その他
の構成は第１図に示した第１の実施例と同様てあり同じ
番号を付している。

本実施例の光増幅器も、発振しきい値以下の電流が注入
された状態で使用される。信号光が入力されると、信号
光のうち、回折格子のピッチに対応した波長のものは光
増幅される。この光増幅は、前述の３波長、または３波
長のうちの２波長が同時に入射された場合にも当然同時
に行なわれる． 第４図は本発明の第３の実施例の構造を示す図である。

本実施例は、第１図に示した第１の実施例がいわゆるＤ
ＦＢ（Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ　Ｆｅｅｄ　Ｂａｃｋ）
構造であるのに対し、活性領域と回折格子より成る分布
帰還領域を分離したいわゆる分布反射［ＤＢＲ（Ｄｉｓ
ｔｒｉｂｕｔｅｄＢｒａｇｇ　Ｒｅｆｌｅｃｔｏｒ月構
造を用いたものである。

本実施例は、その活性領域４２を導波層１５上に形成さ
れる回折格子の中央付近とし、回折格子の上部にＳｉ，
，Ｎ４である保護［４１を形成したものである。その他
の構成は第１図に示した第１の実施例とほぼ同様であり
、同じ番号を付している。

導波層１５上に形成される回折格子は、第１の実施例と
同揮に部分的にピッチが異なるものとされ、２種類のピ
ッチで形成されているので、本実施例のものにおいても
２つの波長に対して増幅が行なわれる。

本実施例に示したものは回折格子の上部が利得を持たな
いため第１の実施例のものよりも利得が減少してしまう
が、回折格子の中央部に１／４波長シフトさせる部分を
形成しなくてもよく、また、ＤＦＢレーザで必要とされ
る回折格子上に注入層（キャップ層）を再成長させるプ
ロセスが不要であり、プロセス上有利なものとなってい
る。

以上の実施例は特定の波長に１つの信号をのせるいわゆ
る波長多重通信に対応するものであったが、例えば各信
号波長を中心とした狭い帯域に周波数多重を行ない、さ
らに高密度多重通信を行なう場合も本発明の光増幅器は
存用である。すなわち、第５図に示すように各波長λ１
，λ２を中心として所定の帯域八ｆＩ，Δｆ２を増幅す
るように調整すれば良い。増幅帯域△ｆｌ．△ｆ２は、
例えば回折格子の結合係数、領域の長さにより変化する
。増幅バンドを拡張するためには結合係数を高めること
が有効である。

以上の操作により信号帯城以外の雑音は遮断ざれる。

［発明の効果コ 以上、説明したように本発明によれば、特定の複数の波
長に対してのみ増幅を行なうことが可能で、かつ、異な
る波長の光を同時に増幅することができる効果がある。

この増幅は信号／雑音比に優れ、広帯域信号にも対応可
能であるので、効率の良い小梨の光増幅器を実現するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例の構成を示す図、第２図
は第１の実施例の透過特性を示す図、第３図、第４図は
それぞれ本発明の第２、第３の実施例の構成を示す図、
第５図は本発明の応用例を説明するための図である。 １０．１８・・・電極、　　　１　１　−・・基板、１
２・・・バッファ層、　　　１３．１６−・・クラッド
層１４・・・活性層、　　　　　１５・・・導波層、１
７−・・活性層、　　　　　１９・・・回折格子、２０
．３１−・・第１領域、２１．３２・・・第２領域、２
２．３３・一第３ｍ域、４１・・・保護層、４　２　−
・・活性領域、　　　　λ，，λ２・・・波長、△ｆ１
，△ｆ２・・・帯域。 特許出願人　　キヤノン株式会社

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、波長多重化された光伝送システムで、信号光を光増
   幅するために使用される半導体レーザ構造が用いられた
   光増幅器であって、 入射光の中から増幅する信号光を選択するための回折格
   子を具備し、 前記回折格子は、部分的に異なる格子ピッチと内部位相
   シフトが形成されることにより共振波長が異なる複数の
   領域を有している光増幅器。